JPH07136469A - 中空糸膜モジュール及びその使用方法 - Google Patents

中空糸膜モジュール及びその使用方法

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JPH07136469A
JPH07136469A JP28233393A JP28233393A JPH07136469A JP H07136469 A JPH07136469 A JP H07136469A JP 28233393 A JP28233393 A JP 28233393A JP 28233393 A JP28233393 A JP 28233393A JP H07136469 A JPH07136469 A JP H07136469A
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hollow fiber
fiber membrane
pipe
membrane module
hollow yarn
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JP28233393A
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Tetsuo Nishimura
哲夫 西村
Hiroyuki Yamamura
弘之 山村
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Toray Industries Inc
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 側面に細孔を有するパイプのまわりに多数の
多孔質中空糸膜が配列され、該パイプおよび該中空糸膜
束の少なくとも一方が接着剤で固定された状態で外筒容
器の中に収納されていることを特徴とする中空糸膜モジ
ュールにおいて、該パイプが、原液の流入口、容器内液
体の排出口、および中空糸膜を振動させるための洗浄エ
アーの供給口を有することを特徴とする中空糸膜モジュ
ール。 【効果】 本発明により、微粒子や懸濁物質を含んだ液
体を連続ろ過し、しかも定期的にエアースクラビングを
行なうことで中空糸膜の目詰まりを除去することが可能
であり、かつ弁操作に対して十分な耐久性を有する中空
糸膜モジュールの使用方法が提供され得る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、液体のろ過操作を行な
うための中空糸膜モジュールに関する。
【0002】
【従来の技術】一般の工業用水には、多くのSS成分、
微粒子、ゴミ、細菌類、藻類、などが含まれており、こ
のまま使用されると、用水配管の詰まり、細菌の増殖、
ライン中のスケール堆積などのトラブルを生じる原因と
なりやすい。従来、これらの水中混入成分を除去するた
めに、砂ろ過、凝集ろ過、凝集沈殿ろ過、カートリッジ
ろ過などの各種方法が用途に応じてて使用されてきた。
これらの一般ろ過法に変わる新規な手法として、最近は
多孔質の中空糸膜によるろ過が実用化され始めつつあ
る。中空糸膜による水処理、ろ過は、近年急速に普及
し、その適用分野も年々広くなりつつある。
【0003】中空糸膜のろ過において、中空糸膜は何千
〜何万本を束に束ねた後に端部を接着剤で固定した形状
の商品形態に加工される。そして、これらの商品形態に
加工されたものは、中空糸膜モジュールと呼ばれてい
る。液体のろ過が可能な中空糸膜モジュールとしては従
来から多くの形態のものが提案されている。特に初期の
ものとしては、適度な前処理手段と組み合わせて使用さ
れるろ過モジュール、逆浸透ろ過を目的としたもの、透
析用途を目的としたものなどがあり、これらの用途を主
目的として、多くのモジュール形態が提案されており、
その主なものを挙げると、特公昭48−28380号公
報、特開昭49−69550号公報、特開昭53−10
0176号公報、などに記載されているものがある。こ
れらは、全て、液体のろ過を実施するにあたり、使い捨
て、あるいは、汚れが一定量以上付着した段階におい
て、清澄水または薬液水による洗浄やフラッシング処理
を実施するのが普通であった。
【0004】これに対して、最近は、中空糸膜モジュー
ル形状に工夫をこらし、エアーにより中空糸膜の性能回
復を実施する方法が試みられている。特開昭61−26
3605号公報は、中空糸膜をU字型に組み込み、容器
に収納して使用するものであり、定期的に容器の下部に
設けられたエアー導入口からエアーを導入させてエアー
スクラビングにより中空糸膜を振動させ、膜面の堆積物
の除去を試みるものである。また、特開昭60−206
415号公報は、中空糸膜を中心パイプの回りに配列さ
せた両端固定型モジュールであり、前記同様に容器に組
み込み、エアースクラビングにより中空糸膜膜面の堆積
物を除去するものである。これらの技術は、既に実用化
の検討が開始されている。
【0005】また、モジュール構造の簡素化とエアース
クラビング効果の向上を狙い、中空糸膜束の中心にスク
ラビングエアー供給口を有した中心パイプを設けたモジ
ュールも使用されている(特開平 5-096136 )。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】中空糸膜モジュールの
使用方法において、モジュールの外筒および両端接着部
には、原水供給口、エアー抜き口、スクラビング用エア
ー供給口、ろ過水取り出し口などそれぞれ運転に必要な
取り付け口が設置されているのが一般的であるが、加工
コスト、接続、取り外しの面からみれば、高コストであ
り、また手間がかかっていた。
【0007】また、原水供給口から原水が供給されるが
原水供給弁は電磁弁であることもあり、急激に開くため
原水が容器に充填された中空糸膜に直接当たり衝撃によ
り傷付くことが考えられた。さらに、この操作は断続的
に繰り返えされるため長期的に見ても中空糸膜が傷付く
可能性が高かった。
【0008】そこで、加工コストが低く、外観上もシン
プルで原水供給の際にも中空糸膜が傷付かないモジュー
ルが求められていた。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は、側面に
細孔を有するパイプのまわりに多数の多孔質中空糸膜が
配列され、該パイプおよび該中空糸膜束の少なくとも一
方が接着剤で固定された状態で外筒容器の中に収納され
ている中空糸膜モジュールにおいて、該パイプが、原液
の流入口、容器内液体の排出口、および中空糸膜を振動
させるための洗浄エアーの供給口を兼ねることを特徴と
する中空糸膜モジュールにより基本的に達成される。
【0010】
【作用】本発明に関わる実施例を図1および図2、図3
に示す。
【0011】図3は、従来の中空糸膜モジュールろ過装
置であって、ろ過される供給水は、原水供給弁1が開く
と中空糸膜モジュールの原水供給口から入って、中空糸
膜に達する。中空糸膜によりろ過されたろ過水は中空糸
膜内部を通ってモジュールのろ過水出口4から出てい
く。中空糸膜モジュールを長期に使用続けるていくため
には、中空糸膜の目詰まりが進行してろ過水量が低下し
た適当な時点において、エアー供給弁12を開けエアー
供給口2からエアーが供給され、中心パイプ6に達し、
該パイプの下部に開いた細孔から吹き出し、エアースク
ラビングが行なわれる。エアースクラビングにより膜に
付着した汚れ、ゴミなどは、排水弁13を開け排水口か
ら排出される。供給水通水時とエアースクラビング時は
エアー抜きのためエアー抜き弁14を開けている。この
ように、モジュールを長期的に使用可能なように一定時
間通水した時点で汚れを除去するためエアースクラビン
グを行ない再生のための洗浄操作を行なう。このよう
に、再生使用タイプのモジュールのため、それぞれの役
目を果たすノズル口が必要であり、かつモジュール製作
時の加工賃の負担、設置時の配管が複雑になるほか、外
観上もシンプルではなかった。
【0012】本発明者らは、この中空糸膜モジュールの
運転において複雑なバルブ操作をより簡単にし、また外
観上も配管をできるだけ集中化するべく、鋭意検討を行
なった結果、本発明を見出したものである。
【0013】本発明による、中心パイプが、原液の流入
口、容器内液体の排出口、および中空糸膜を振動させる
ための洗浄エアーの供給口を兼ねさせることで、モジュ
ールをすっきりとした構造になり、装置への取り付けも
簡単になる。さらにノズルが減った分モジュール製作コ
ストが低減できる。また、原液も中心パイプに開いた、
数多くの細孔から分散して供給されるため、供給弁の急
激な開操作を行なった場合の水流、ショックによる中空
糸膜の傷付きも低減できることを見出だした。
【0014】本発明の中空糸膜モジュールは、中心パイ
プの回りに中空糸膜を配列させた構造であり、中心パイ
プとしては、供給水、排水、エアーの通り道になるた
め、中心パイプの内径、穴の径、および細孔の数が大切
になってくる。中心パイプの内径としては、モジュール
の大きさにより変わってくるが外径100mmΦ程度の
モジュールにおいて10〜50mmΦ程度が適当であ
り、通常15〜30mmΦがよく使用される。中心パイ
プの穴のについては、モジュールを縦型に配置させた状
態で、該中空糸膜モジュールの長さ方向の中心よりも、
下方の端板側に細孔が位置していることが大切である。
中心パイプの細孔がモジュール中心より上方にあると、
エアースクラビング用エアーが中空糸膜束内部に均一に
分配、導入されず、中空糸膜を揺らす効果が不十分とな
るばかりか、エアースクラビング後の排水が完全に抜け
きらず洗浄効果が不十分となる。また、特に好ましく
は、モジュールの、下方の端板部から細孔の一番遠い位
置までの距離が、モジュール全長の25%である範囲内
に収まっていることが好ましい。なお、モジュールの中
心という意味は、モジュールの中空糸膜有効部分の縦方
向中心、即ち、該上方の端板の中空糸膜束の付け根か
ら、下方の端板の中空糸膜付け根部分までの距離の中心
の点を示す。
【0015】また、エアースクラビングにより中空糸膜
束を均一に揺らすこと、原水を容器内に均一かつ膜にシ
ョックを与えることなく分散させることから、細孔の大
きさ、数が大切である。穴の大きさは、水の供給、排
水、エアーの供給に支障がなければ特に限定するもので
はないが、中心パイプの直径が25mm程度以下の場合
においては1mm〜5mmΦ程度が適当であり、穴の数
は10〜20程度が好ましい。
【0016】中空糸膜束の両端部は、接着剤で固定され
ており、通常はモジュールを縦型に配置した時の上部と
なる方の接着剤固定部のみ、接着後に切断により中空糸
膜の内部を開孔した状態になっている。中空糸膜の上方
の端板面側の中心パイプの端は、接着剤や栓状のもので
目止めされている。通常は下部にあたる中空糸膜の非開
孔端板部分の中空糸膜の端部は接着剤で封止されてお
り、この下方の端板部分の中心パイプは目止めされず、
中空状態を維持している。なお、上方の端板部におい
て、必ずしも中心パイプの端が接着剤固定部に到達して
いる必要はなく、中心パイプが図2のように途中で止ま
っていてもよい。
【0017】本発明の中空糸膜モジュールを構成す中空
糸膜としては、多孔質の中空糸膜であれば、特に限定し
ないが、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスルホ
ン、ポリエーテルスルホン、ポリビニルアルコール、セ
ルロースアセテート、ポリアクリロニトリル、その他の
材質を選択することができる。この中で、特に好ましい
中空糸膜素材としては、アクリロニトリルを少なくとも
一成分とする重合体からなる中空糸膜が適当である。ア
クリロニトリル系重合体の中でも最も好ましいものとし
ては、アクリロニトリルを少なくとも50モル%以上、
好ましくは60モル%以上と該アクリロニトリルに対し
て共重合性を有するビニル化合物一種または二種以上を
50%以下、好ましくは0〜40モル%とからなるアク
リロニトリル系共重合体である。また、これらアクリロ
ニトリル系共重合体二種以上、さらに他の重合体との混
合物でも良い。上記ビニル化合物としては、アクリロニ
トリルに対して共重合性を有する公知の化合物であれば
よく、特に限定されないが、好ましくい共重合成分とし
ては、アクリル酸、イタコン酸、アクリル酸メチル、メ
タクリル酸メチル、酢酸ビニル、アリルスルホン酸ソー
ダー、p−スチレンスルホン酸ソーダー等を例示するこ
とができる。
【0018】本中空糸膜モジュールを構成する容器外筒
としては、金属、プラスチック類等の適当な材質のもの
から適宜選定することができる。また、特に好ましくは
アクリル樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリスルホン、変性ポ
リフェニレンオキサイド、ポリカーボネート樹脂などが
適当である。
【0019】中空糸膜外筒と中空糸膜モジュールの本体
は図1のように一体として固定されているのが普通であ
るが、Oーリングを始めとする適当なシール材や継ぎ手
部材などを使用して組み立てられている構造であっても
差支えない。
【0020】
【実施例】
実施例1 外径400μm、内径300μm、平均ポアサイズ0.
01μmのポリアクリロニトリル多孔質中空糸膜10,
000本からなる中空糸膜束を、外径22mm,内径1
6mmの硬質塩化ビニルパイプの回りに均等に配列させ
た状態で外径114mm、内径100mmの硬質塩化ビ
ニルパイプの外筒内部に挿入して、両端を接着剤で固定
した。次に、接着剤固定部の片端を切断し、中空糸膜の
内部孔を開孔させた後に、キャップを接着して、図2に
示す形状の、長さ1.1m、中空糸膜有効長87cmの
中空糸膜モジュールを製作した。中心パイプは、切断さ
れた端板側の端は、栓を接着することにより封止されて
おり、非切断側では該パイプは貫通されている。また、
該パイプには非切断側の中空糸膜の付け根から10m
m,20mm、30mm、40mmのパイプ側面に、直
径5mmの貫通孔を円周上に4点づつ、合計16個の孔
を設けている。
【0021】このモジュールにおいて、水道水を原水供
給弁1より毎分20リットル供給し、容器に水が充満し
た状態でエアー抜き弁14を閉じた。10秒後、排水弁
13を開け容器内の水を全て排出させた後、排水弁13
を閉じ、再度原水供給弁1より水道水を供給する操作を
繰り返した。1サイクルに要する時間は2分に設定し
た。この操作を25,920回繰り返した時点において
リークテスト(720回毎に実施。膜の中空部側から空
気圧入)を実施したところ膜からの洩れは発生していな
かった。
【0022】比較例1 モジュールを図3に示す、ノズル3か所を有する外筒を
用いた他は実施例1と同じ操作を繰り返した。
【0023】7,200回繰り返した時点のリークテス
トにおいて、原水供給弁1付近の膜から洩れが発生して
いることがわかった。
【0024】
【発明の効果】本発明により、微粒子や懸濁物質を含ん
だ液体を連続ろ過し、しかも定期的にエアースクラビン
グを行なうことで中空糸膜の目詰まりを除去することが
可能であり、かつ弁操作に対して十分な耐久性を有する
中空糸膜モジュールが提供され得る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 パイプの両端が固定された本発明の中空糸膜
モジュールの一例を示す断面図である。
【図2】 パイプの片端が固定された本発明の中空糸膜
モジュールの一例を示す断面図である。
【図3】 従来の中空糸膜モジュールの一例を示す断面
図である。
【符号の説明】
1:原水供給弁 2:エアー供給口 3:排水口 4:ろ過水出口 5:エアー抜き口 6:中心パイプ 7:外筒容器 8:中心パイプ孔 9:中空糸膜 10:接着剤(封止剤) 11:盲栓 12:エアー供給弁 13:排水弁 14:エアー抜き弁 15:キャップ

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 側面に細孔を有するパイプのまわりに多
    数の多孔質中空糸膜が配列され、該パイプおよび該中空
    糸膜束の少なくとも一方が接着剤で固定された状態で外
    筒容器の中に収納されている中空糸膜モジュールにおい
    て、該パイプが、原液の流入口、容器内液体の排出口、
    および中空糸膜を振動させるための洗浄エアーの供給口
    を兼ねることを特徴とする中空糸膜モジュール。
  2. 【請求項2】 側面に細孔を有するパイプのまわりに多
    数の多孔質中空糸膜が配列され、該パイプおよび該中空
    糸膜束の少なくとも一方が接着剤で固定された状態で外
    筒容器の中に収納されていることを特徴とする中空糸膜
    モジュールの使用方法であって、該モジュールを縦置き
    に配置し、かつ、該パイプを、原液の流入口、容器内液
    体の排出口、および中空糸膜を振動させるための洗浄エ
    アーの供給口として用いることを特徴とする中空糸膜モ
    ジュールの使用方法。
  3. 【請求項3】 請求項1記載のパイプに、原液の流入
    弁、容器内液体の排出弁、および中空糸膜を振動させる
    ための洗浄エアーの供給弁を有することを特徴とする中
    空糸膜モジュール。
  4. 【請求項4】 パイプ側面の細孔が、該中空糸膜モジュ
    ールの長さ方向の中心よりも下部に配置していることを
    特徴とする請求項1に記載の中空糸膜モジュール。
  5. 【請求項5】 中空糸膜束、パイプ、および外筒が、接
    着剤により一体に接着固定されていることを特徴とする
    請求項1に記載の中空糸膜モジュール。
  6. 【請求項6】 中空糸膜モジュールを構成する中空糸膜
    が、アクリロニトリルを少なくとも1成分とする重合体
    からなることを特徴とする請求項1に記載の中空糸膜モ
    ジュール。
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